作者：何毓川，中移物联网，云核算开发高级工程师
EdgeBox简介
中移物联网是中国移动集团在物联网方向的专业研制子公司，在各个笔直职业都有非常丰厚和完成的处理方案。
本文经过中移物联网的物联网边际核算处理方案：OneCyber 5G 边际网关，简称 OneCyber EdgeBox (下文统称为 EdgeBox)，介绍中国移动在根据 Kubernetes 的物联网边际核算使用实践。
首先对边际核算做一个扼要的介绍，边际核算是一种在数据源头侧供给运算、存储、网络等的IT才能，用以降低数字化转型的成本、提高资源利用率、增强事务的灵活性。
下图展现了边际核算的总览和分类。图中上半部分称为轻边际，也叫远边际，因为边际核算的算力距离用户和现场比较近，经常作为物联网的网关设备呈现在用户面前。而图中下半部分称为重边际，也叫近边际，也便是我们一般所说的 MEC，MEC 的运算、存储、网络等IT才能都比轻边际强的多，在 MEC 布置的事务的使用就在边际端处理用户请求和流量，不能处理的才继续上行到中心 DC 或云端。
本文介绍的 EdgeBox 便是远边际的典型使用，以智能边际硬件的形式布置在用户现场，和云端的边际核算办理渠道进行云边协同，将云端的使用和才能延申到边际侧。
EdgeBox 作为中国移动旗下的远边际核算全体处理方案，供给以下的中心才能：
- 智能边际硬件(支撑 5G)
- 边际根底设施办理
- 边际容器使用办理
- 云边协同才能
- 边际使用商城
- IoT 设备多协议接入服务
- 数据集成/数据剖析服务
- 丰厚的职业AI算法
下图展现了 EdgeBox 处理方案的构成，包含智能边际硬件和物联网边际核算渠道。
智能边际硬件在边际侧供给设备接入，边际使用等才能，并经过云边协同才能和云端的物联网边际核算渠道进行交互。物联网边际核算渠道在云端供给使用商城，边际办理等才能，并经过标准接口和第三方渠道进行对接。
智能边际硬件首要分为 EdgeBox-A 系列和 EdgeBox-V 系列。EdgeBox-A 系列定位为通用边际 APP 一体机，根据通用 CPU 和标准操作系统，偏重于承载边云一体化使用。而 EdgeBox-V 系列则定位为 AI 机器视觉一体机，经过配置神经网络 ASIC，偏重边际侧的视频和图像剖析。
物联网边际核算渠道
前文扼要介绍了 EdgeBox 处理方案的构成，首要包含边际端的智能边际硬件和云端的物联网边际核算渠道。从本章节开端，将具体介绍物联网边际核算渠道的构成，才能，和技能架构等。
下图展现了 EdgeBox 处理方案中物联网边际核算渠道的组件构成。
上图中，物联网边际核算渠道首要由蓝色部分的边际核算根底设施才能和红色部分的由使用带来的扩展才能构成。边际核算根底设施才能的部分称之为边际核算渠道，而由使用带来的扩展才能的部分称之为使用使能渠道。
边际核算渠道首要供给以下才能：
- 边际根底设施办理
- 边际容器使用办理
- 云边协同才能
- 边际使用商城 (丰厚的职业AI算法)
使用使能渠道则首要供给以下才能：
- IoT设备多协议接入服务
- 数据集成/数据剖析服务
边际核算渠道和使用使能渠道，一起构成了 EdgeBox 处理方案中云端的物联网边际核算渠道。下面就分别对这两个渠道进行具体的阐明。
边际核算渠道
边际核算渠道在 EdgeBox 全体处理方案中作为边际核算的底座，供给边际根底设施和使用的根底办理才能。有了边际核算渠道，才可以经过使用等方法扩展整个处理方案的才能。
边际核算渠道首要供给以下六大类根底才能：
- 边际节点办理：一致办理边际核算硬件，供给认证、监控、配置下发等功用。
- 云边协同才能：所有边际硬件资源纳入一致资源池进行协同办理；为边际使用供给云边数据通道和云边办理通道，让事务在云和边之间无缝协同。
- 容器镜像办理：镜像库房可以在用户维度进行容器镜像办理。
- 边际使用办理：一致办理边际使用，供给使用布置、配置下发、使用监控、长途调试。
- 边际使用商场：一致收纳客户边际事务使用，方便维护使用版别、布置模板。
- 云端集群办理：一致办理云端多K8S集群，供给一致视图并有效扩展事务规模。
为了供给上述的六大类边际核算的根底才能，边际核算渠道的架构需求相应的组件和模块进行支撑。边际核算渠道的技能架构如下图所示。
上图中，首要的组件和模块的作用解说如下。
- 北向 API 层：边际核算的资源建模，包含边际节点，边际使用等，一起担任向用户和第三方渠道供给北向 REST API，以及耐久化和缓存处理。
- 多集群容器云渠道：向北向 API 层供给节点，容器，和多集群的办理才能，南向办理 EdgeBox 的云端署理和承载云端署理的K8S集群。
- EdgeBox 云端署理：云边协同的云端署理服务，布置在云端K8S集群中，供给边际节点接入和向边际端的资源同步等。
- EdgeBox 边际办理：云边协同的边际署理服务，安装在智能边际硬件上，供给边际使用的运行环境和向云端的资源同步等。
- 使用商场：办理镜像和边际使用。
根据以上的架构设计，EdgeBox 的边际核算渠道在部分组件上需求集成开源软件来避免重复造轮子。其中多集群容器云渠道和 EdgeBox 的云端以及边际署理是选型的重点。
终究边际核算渠道的选型成果如下图所示。
多集群容器云渠道的选型终究敲定为 KubeSphere，理由是 KubeSphere 有如下的优势和才能：
- 无缝集成KubeEdge
- 边际资源监控/运维
- 北向 API 齐备丰厚
- 开源社区比较活跃
- 用户多商用案例多
EdgeBox 云端署理和边际署理的选型终究敲定为 KubeEdge，理由是 KubeEdge 具有如下的优势和才能：
- 云边协同
- 边际自治
- 边际设备办理
- 轻量化边际
根据 KubeSphere 和 KubeEdge 的既有才能，EdgeBox 处理方案也自研和增强了一部分特性，当时包含如下六大类：
- 节点办理：包含边际节点纳管增强认证，边际节点的属主信息，边际节点的预置使用下发，边际节点的数字衔接相关等。
- 节点组：包含节点参加/退出节点组，使用在节点组内自动调度，节点毛病时使用重调度，亲和/反亲和调度规矩指定。
- 使用商场：包含适用于边际场景的使用商场，使用审阅，使用上下架，合作伙伴开发丰厚职业使用，用户购买第三方供给使用。
- 云边音讯：包含云边用户音讯和数据通道，云边 REST 和 MQTT 双向通道，云边 REST 和 REST 双向通道。
- 云边文件传输：根据云边音讯的文件传输服务。
- 公有云运维监控：引进 IPAM 的 IP 冲突处理，供给用户边际容器运维/监控。
综本章节所述，边际核算渠道经过根据 KubeSphere 和 KubeEdge 的开源结构，及规划的自研特性和才能，为 EdgeBox 处理方案供给了边际核算的根底设施办理和云边协同才能，为物联网使用和渠道供给了根底和底座。
使用使能渠道
上一章节介绍了物联网边际核算渠道中的边际核算渠道，包含边际核算渠道的才能，架构，选型以及自研才能等。本章节将扼要介绍物联网边际核算渠道中的使用使能渠道。
使用使能渠道根据边际核算渠道，经过物联网或其他笔直职业的边际使用，以及相应的云端渠道或服务，向用户供给完整的具有云边协同才能的职业处理方案。
本章节侧重介绍使用使能渠道的两种套件，数字衔接套件和数据集成套件。
数字衔接套件
数字衔接套件供给物联网设备接入、多协议解析、协议转换、指令下发等一站式衔接才能。支撑电信级可靠、海量接入、跨机房布置。
数字衔接套件的技能架构如下图所示。
数字衔接套件的适用场景，包含但不限于公有协议设备直衔接入，私有协议设备接入，设备办理通用才能等。
套件的才能包含：
- 支撑各种协议设备接入，如MQTT、LWM2M和其他私有协议。
- 供给完整的设备生命周期办理功用，支撑设备创建、功用定义、数据解析、在线调试等。
- 支撑产品物模型，对产品添加特点、事情和服务。
数据集成套件
数据集成套件作为适配中间件，用于异构渠道之间的数据对接，供给多种数据源采集才能和数据意图推送才能，以及数据缓存、抽取、变形等处理才能，打通个各事务孤岛，实现数据互联互通，助力企业数字化转型。
数据集成套件的技能架构如下图所示。
数据集成套件的适用场景，包含但不限于异构系统之间需求数据同步，场景联动，事情触发动作，以及作为规矩引擎对采集的数据进行条件过滤等。
套件的才能包含：
- 支撑多种异构数据源间的同步，如 HTTP、Kafka、MQS、数字衔接设备特点、状态等。
- 支撑按时刻（定时、周期、实时）、同步方法（主动调用、被迫监听）等使命触发规矩来调度使命。
- 支撑数据路由、数据转换等丰厚的数据处理控件和内置函数。
后记
本文介绍了中国移动在物联网边际核算赛道上的使用实践，也便是 5G 边际网关 EdgeBox 处理方案。EdgeBox 根据 KubeSphere 和 KubeEdge，再加以规划和自研的强大特性和才能，给物联网边际核算领域带来了开箱即用的全体处理方案。未来，得益于 EdgeBox 开放和易扩展的技能架构，必定可以赋能各行各业，为 5G 新基建和数字化转型添砖加瓦。
本文由博客一文多发渠道 OpenWrite 发布！
